Курс лекций (стр. 5 )

  Во-первых, являясь активной поверхностью раздела, он регулирует энергетический баланс земной поверхности, определяя, в частности, величину альбедо и характеристики восходящих и нисходящих тепловых потоков в приповерхностных слоях Земли.

  Во-вторых, в почвенном покрове аккумулирован огромный запас солнечной энергии, трансформированной в активную химическую энергию органического вещества почвы. По имеющимся оценкам энергетический ресурс гумусовой оболочки суши составляет около 5,4 . 1022 Дж, что сопоставимо с запасами энергии, сосредоточенной во всей наземной биомассе (, 1970).

  Наконец, почва играет важную роль в обогащении глубинных слоев литосферы солнечной энергией, прошедшей через биологические процессы и преобразованной в энергию различных химических соединений и минералов вторичного происхождения (, 1957). Поэтому в отличие от первичных минералов слагающих массивно-кристаллические породы, продукты выветривания и почвообразования, в первую очередь глинистые минералы и органо-минеральные соединения, характеризуются более высоким энергетическим потенциалом. Участвуя в формировании осадочных пород, эти вещества попадают в глубинные слои литосферы в результате тектонических процессов. Подвергаясь там воздействию высоких температур и давления, они трансформируются в системы с меньшей энергоемкостью, отдавая часть аккумулированной в них энергии в недра Земли.

  Почвенный покров выполняет важную защитную функцию в биосфере. Это не только экранирующая оболочка для глубоких слоев литосферы. Благодаря своим свойствам почва предохраняет значительную часть живых организмов (или их зачатков) от непосредственного воздействия внешней среды, обеспечивая таким образом их нормальное функционирование. Защитная функция почвенного покрова проявляется и по отношению к гидросфере. Благодаря своим сорбционным свойствам почва эффективно поглощает и удерживает различные токсичные вещества (пестициды, тяжелые металлы и т. п.), радионуклиды и болезнетворные микроорганизмы. Это препятствует попаданию их в грунтовые воды и далее в речные артерии и мировой океан, т. е. предотвращается загрязнение гидросферы токсичными продуктами антропогенеза, поступающими на земную поверхность.

  ЛЕКЦИЯ№6. Биогеоценотические функции почвы

  1. Почва – механическая опора и хранилище зачатков организмов

  2. Функция непосредственного источника и запасного фонда элементов питания, энергии и влаги.

  3. Физиологическая (активаторно-ингибиторная) и санитарно-защитная функции 

  4. Трансформация лучистой энергии и деструкция продуктов метаболизма организмов и  загрязняющих веществ антропогенного происхождения 

  5. Сорбционная и информационная функции почв

  В любом сформировавшемся биогеоценозе почвенный покров играет чрезвычайно важную роль, поскольку выполняет разнообразные функции, без реализации которых не может быть обеспечено устойчивое функционирование конкретного биоценоза. Именно поэтому, как отмечают и (1990), отличительной чертой наземных экосистем является их теснейшая зависимость от пространственно-временной динамики совокупности свойств и режимов почв.

  Благодаря своим свойствам почвенный покров является средой обитания или жизненным пространством для многочисленных видов наземных организмов. Эта функция в основном связана с физическими параметрами почвы – гранулометрическим составом, плотностью сложения, структурой. Их количественные показатели определяют характер организации почвенной массы, особенности водно-воздушного и теплового режимов и, соответственно, условия для  жизнедеятельности организмов. Важное значение при этом имеет тот факт, что отношение различных видов организмов к физическим условиям почвенной среды существенно различается.

  Для растений почва – механическая опора и среда разной плотности сложения и связности, где распространяется их корневая система. Такой же средой почва является и для макрофауны, либо обитающей в почве, либо устраивающей там свои жилища. Для мезофауны – это система пор и полостей, заполненных воздухом и почвенным раствором. По отношению к микроорганизмам почва представляет собой систему множества макро - и мезосред обитания с очень различными условиями.

  Влияние физических характеристик почвы на условия обитания организмов может быть столь существенным, что при их изменении, даже на сравнительно ограниченных территориях, при неизменности остальных факторов внешней среды, будет происходить смена большинства представителей биоценоза.

  Функция почвы, как хранилища зачатков организмов. Почва является не только средой обитания живых организмов, но также хранилищем семян и других зачатков (цисты, споры, коконы). Немаловажно, что длительность сохранения их в почве может быть весьма значительной. Так, по мнению (1985), семена некоторых видов растений могут сохраняться в почве в жизнеспособном состоянии многие десятки, а возможно даже сотни лет. С этим, в частности, по-видимому, связано быстрое зарастание вырубок при отсутствии значительного привноса семян со стороны.

  Считается, что способность организмов и их зачатков сохраняться в течении долгого времени является одним из типов адаптации к окружающей среде - пассивной адаптации. Она обеспечивает уход организма от неблагоприятно складывающихся условий внешней среды путем ослабления обычных связей с ней или разрыва этих связей в случае анабиоза. Благодаря этому существенно удлиняется хронологический возраст организма. Так, если жизненный цикл однолетних растений не превышает одного года, то в зародышевом состоянии в виде семян в состоянии ксеробиоза они могут сохраняться десятки и сотни лет. 

  Сотни и даже тысячи лет в состоянии криоанабиоза сохраняются в вечномерзлотных почвогрунтах споры микроорганизмов.

Способность почвы служить хранилищем зачатков организмов в жизнеспособном состоянии обусловлена ее особенностями как среды обитания. Почва изолирует и защищает их от резких изменений внешней среды. Кроме того, предполагается, что меньшее содержание кислорода в почвенном воздухе является ограничителем для прохождения окислительных процессов и позволяет жизнеспособным структурам долгое время находится в состоянии анабиоза.

  Важнейшая функция почвы в биогеоценозе – функция непосредственного источника и запасного фонда элементов питания, энергии и влаги.

  Если углерод растения потребляют преимущественно из атмосферы, то основным источником влаги и элементов минерального питания – азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, микроэлементов является почва. В питании растений и создании биомассы главная роль принадлежит легкодоступному фонду питательных веществ. Он формируется за счет элементов, находящихся в растворенном и обменном состоянии, а также в составе легкоразлагаемого органического вещества, являющегося одновременно и легкодоступным источником энергии для биохимических процессов.

  Наряду с этим значительная часть элементов минерального питания довольно прочно закреплена твердой фазой почвы в составе разнообразных аморфных и кристаллических соединений минеральной природы и консервативного органического вещества. Они, а также подвижные соединения, находящиеся  в глубоких горизонтах почвы, формируют запасной фонд энергетического материала и элементов минерального питания. Именно этот фонд обеспечивает жизнедеятельность организмов при израсходовании наиболее легкодоступных питательных и энергетических запасов и является важнейшим фактором почвенного плодородия.

  Естественные биоценозы в ходе длительной эволюции адаптировались к определенным почвенным условиям. В результате этого в биогеоценозах сформировались в значительной степени скомпенсированные биогеохимические круговороты биофильных элементов. Иная ситуация складывается в агроценозах. Здесь, с одной стороны, имеет место отчуждение значительной доли биомассы, с другой – пищевой режим почвы может не соответствовать требованиям культурных растений.

  Поэтому регулирование пищевого режима почв посредством органических и минеральных удобрений, является важнейшим условием эффективного использования сельскохозяйственных угодий и получения растениеводческой продукции надлежащего качества.

  Физиологическая (активаторно-ингибиторная). В почве содержится широкий спектр соединений, являющихся метаболитами растений, микроорганизмов, животных и продуктами гумификации органических остатков: белки, витамины, ферменты, аминокислоты, сахара, спирты, низкомолекулярные органические кислоты, фенольные соединения и др. Многие из них являются  физиологически активными по отношению к тем или иным представителям биоценоза и способны влиять на их жизнедеятельность.

  Одни вещества, в том числе и гумусовые кислоты, стимулируют развитие растений и полезной микрофлоры, другие – выступают как ингибиторы организмов. В частности, во многом именно с накоплением в почве фитотоксичных веществ (колинов) связано явление почвоутомления. Оно выражается в устойчивом снижении биопродуктивности растений, не устраняемом оптимизацией питательного режима и других почвенных свойств. В яркой форме почвоутомление проявляется  в агроценозах при монокультуре (клевер, люцерна, лен) или длительном возделывании группы близких культур.

  В целом, биохимическое взаимовлияние в биоценозе имеет довольно сложную природу. Метаболиты одного растения могут оказывать прямое влияние, как стимулирующее так и ингибирующее, на другое растение.

  Аналогичным  образом влияют друг на друга микроорганизмы, а также микроорганизмы и растения. Поскольку взаимодействие между живыми организмами осуществляется через почву, то наряду с прямым взаимовлиянием их друг на друга обнаруживается и косвенное. Оно обусловлено способностью метаболитов, в местах их концентрации, изменять рН, влиять на окислительно-восстановительный потенциал, доступность питательных веществ и подвижность токсичных металлов. Кроме того, взаимодействие метаболитов с твердой фазой почвы сопровождается их трансформацией, продукты которой могут оказывать на живые организмы иное действие, нежели исходные вещества.